今日Science：鎂合金塑性增強機制的起源與預測

【引言】

開發高性能，價格合理，輕量級的結構金屬是實現高能源效率和人類福祉的重要目標。Mg是目前最輕的結構金屬（分別約為Al和Fe的三分之二和四分之一的密度），儲量在地球上也是很豐富的，最重要的是其可回收和生物相容的特性。這些性能使鎂可在汽車，航空航天和生物醫學應用展現出非凡的才能。然而，Mg具有低延展性，使其難以在室溫下加工，這限制了其在許多應用中的使用。Mg的這種不易加工性與其六方密排（hcp）晶體結構息息相關。

【成果簡介】

北京時間2018年1月26日，Science在線發表了洛桑聯邦理工學院W. A. Curtin（通訊作者）團隊題為“Mechanistic origin and prediction of enhanced ductility in magnesium alloys”的文章，由于金字塔形<a + c>位錯轉換為固定結構，純鎂表現出較差的延展性。該研究說明了為什么鎂可以通過特定的稀釋溶質添加劑使其具有延展性，這使得<c + a>交叉滑移和倍增速率比有害的<c + a>轉化速度快得多，使得其在加工過程中既能獲得良好的質感，又能在變形過程中持續塑性變形。定量理論建立了延性作為合金成分函數的條件，與許多現有的鎂合金的實驗非常吻合，并且溶質增強滑移機制通過透射電子顯微鏡觀察在鎂-釔中得到證實。這種理論可以快速篩選出有利于高延展性條件的合金組成，并有助于開發高成形性的鎂合金。

【圖文導讀】

圖1 室溫拉伸破壞應變（作為延展性的量度）相對于所選擇的多晶Mg和Mg合金的晶粒尺寸

圖2 交叉滑移過程

圖3 二元和更高階鎂合金的交叉滑移和延展性指數c的活化能

圖4 純Mg和Mg-Al合金在室溫拉伸變形下的試驗結果

本文由材料人學術組Allen供稿，材料牛整理編輯。

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